Алгоритм роботи для паралельного з’єднання двох насосів

Розглянемо застосування екстремального керування для двох паралельно з’єднаних насосів, так як у багатьох випадках системи водопостачання не обмежуються одним насосом. Нехай один з насосів укомплектований частотно-керованим асинхронним електроприводом, а інший – некерований. Тоді математична модель двох паралельно з’єднаних насосів описується наступними рівняннями:

, , , , , ,

де Q₁, Q₂ – продуктивності першого та другого насосів відповідно; Q – сумарна продуктивність першого та другого насосу; та - номінальні напори при нульових подачах першого та другого насосів при номінальних швидкостях відповідно; , - швидкості обертання першого та другого насосів відповідно; , - номінальні швидкості обертання першого та другого насосів відповідно; , - сталі часу інтегрування першого та другого насосів відповідно; - загальна стала часу інтегрування; - геодезична висота підйому води; , - номінальні гідравлічні опори першого та другого насосів відповідно; - гідравлічний опір мережі; , - моменти навантаження на валах двигунів першого та другого насосів відповідно; - густина води; - прискорення вільного падіння; , - ККД першого та другого насосів відповідно; - напір першого та другого насосу; - час.

При паралельному з’єднанні насосних агрегатів можливий варіант реалізації екстремального керування ККД для некерованого за швидкістю насосом за рахунок зміни швидкості керованого.

Структурна схема екстремального регулятору представлена на рис. 8.

Рис. 8. Структурна схема екстремального енергоефективного регулятора ККД для нерегульованого за швидкістю насосу

На структурній схемі введені наступні позначення: Q₂ – фактична виміряна продуктивність насосу нерегульованого насосу; Q₂^*– продуктивність нерегульованого насосу при якій забезпечується максимальний ККД (для окремого насосу – постійна величина, та як його швидкість незмінна, а на кожній напірній характеристиці існує тільки одне значення продуктивності, при якій забезпечується максимальний ККД); Т₀ – період квантування екстремального контролера; ∆f ^* – необхідна величина зменшення завдання частоти регульованого насосу; К – параметр, що задає амплітуду зміни завдання частоти.

Рівняння для вихідної заданої частоти на основі структурної схеми матиме вигляд

. (1)

Перетворимо рівняння (1) для запису у різницях

. (2)

Алгоритм для такого варіанту ілюструється на рис. 9.

Рис. 9. Робота екстремального алгоритму при паралельному з’єднання насосних агрегатів для нерегульованого за швидкістю насосу

Нехай робоча точка А₂ знаходиться зліва від лінії максимального ККД нерегульованого насосу Н2. У момент часу Т₀ екстремальний енергоефективний контролер зменшує швидкість обертання регульованого насосу на фіксоване значення Δω. Його напірна характеристика позначена 5, а сумарна характеристика обох насосів – 7. Робоча точка нерегульованого насосу переходить у В₂.

З метою стабілізації продуктивності до значення Q_А споживачі змушені зменшити гідравлічний опір мережі до значення, при якому характеристика мережі прийме вигляд 6. Робочі точки перейдуть у положення С, С₁ та С₂ (для нерегульованого насосу Н2). На наступному кроці алгоритму 2Т₀ контролер знову зменшить оберти першого насосу на фіксоване значення Δω₁ (характеристика 9, сумарна – 8 ) і перемістить робочі точки в D, D₁ та D₂ (для насосу Н2). Це викличе відповідну реакцію споживачів до стабілізації витрат води.

Такий процес відбуватиметься доти, поки робоча точка насосу Н2 не виявиться праворуч кривої максимального ККД (точка G₂), тобто Q₂ стане більше Q₂^*. Після цього контролер фіксовано збільшить оберти цього насосу, що призведе до збільшення продуктивності та необхідності споживачам прикривати крани. У результаті робота першого насосу характеризуватиметься циклічною послідовністю наступних робочих точок E₁ – F₁ – G₁ – H₁ – E₁. Для нерегульованого насосу послідовність буде наступною E₂– F₂ – G₂ – F₂ – E₂. У результаті роботи алгоритму ККД некерованого насоса буде коливатися в околі значення, що визначається продуктивністю в точці G.

Якщо споживачі не реагуватимуть на зміну продуктивності, то за рахунок руху по напірній характеристиці вправо, робоча точка також опиниться за лінією максимального ККД і далі буде рухатися в її околі за рахунок зміни швидкості обертання керованого насосу.

Якщо вихідна робоча точка опиниться у другій зоні, то алгоритм буде працювати аналогічно на збільшення швидкості керованого насосу.